电催化氧化处理茜素红模拟染料废水试验研究.pdf

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电催化氧化处理茜素红模拟染料废水试验研究
张俊丽李庆新汤亚飞
武汉工程大学环境与城市建设学院湖北武汉430073)
摘要采用电催化氧化法,以RanO)2-板作为阳极,不绣钢板为阴极,研究了pH值、槽电压、电解质种类
和浓度及最佳条件下对茜素红模拟染料度水处理效果。试验结果表明,槽电压为15V、初始pH为2.0、NaCl浓度
为2.0g.为实验的最佳条件。在此条件下电解15min后,茜素红模拟废水COD降解率可达到35.49%,脱色率可
达到99.50%研究表明,采用电催化氧化法可以显著提高能量效率和电流效率,降低处理成本
关键词染料废水电催化氧化最佳条件
中图分类号X703
文献标识码
分析纯
100
试验装置.采用无隔膜式有机玻璃二
90
印染行业是工业废水排放大户,我国维电解槽,阳极为RuO2-T板,阴极为钢
80
做为染料生产的大国,据不完全统计,废水板,电极有效面积143cm2,极间距为3cm
求谢
-60min
70
- -30min
排放量可达3x10°~4x10m/d,COD高时可用胶管泵对电解槽内废水进行循环,起到
60
达20003000g/,且BOD与C.OD之比一定的搅拌作用
50
小于0.2.可生化性差。该类废水具有有机2.2分析项日及测定方
40
物含量高色度深、碱度大、水质変化大、污
pH值用pHS-25型pH计测定;色度
H值
染物组分差异大等特点,属难处理工业废采用稀释倍数法測定:COD用重铬酸钾法
图2不同初始pH值下的COD去除
水之一因此,如何处理该类废水成为亟待测定;吸光度采用752分光光度计在
105
解决的问题。
415mm处测定
100
电催化氣化法以其分解有机物彻底、2.3主要研究方法
90
不易产生毒害中间产物、在反应中不必添
试验中采用茜素红模拟废水.模拟废
加额外化学试剂、设备体积小占地少、便于水初始COD浓度为810ny/,处理体积为85
-+60min
80
自动控制、不产生二次污染等特点成为目500ml。工艺条件研究主要考察pH值、槽
前处理该类度水的热点之一。本文以茜素电压、电解质、电解质浓度及最佳条件等因
4681012
红模拟废水为研究对象,采用RuO2-T板素对COI去除率和脱色率的影响
H值
作为阳极,研究了pI值、槽电压、电解时
间与通电方式、电解质种类及浓度对茜素3试验与结果讨论
图3不同初始pH值下的脱色率
反应和析氧反应。溶液中pH值降低能够
红模拟染料度水的电催化氧化效果,探讨3.1p值对处理效果的影响
抑制析氧副反应的发生。但pH值过低时
电催化氧化处理茜素红模拟染料废水的规
试验固定槽电压为10V,电解质N
会腐蚀电极、影响电极寿命和活性
律和最佳电催化条件。
浓度2.0gl,处理初始COD浓度为810ng/
开始电解后,电解槽内出现大量的气
试验准备
1,室温条件下,用HSO),和NaOH调节电泡,并伴随有氯气的味道散发出来,在电解
解液pll值,调节废水的pl值为2.0、4.0、槽中的阳极端和阴极端都会呈现泡沫,随
2.1试验材料与装置
6.0、8.0,10.0,在电解30min和6omin后分着电解的进行,溶液颜色逐渐变浅。同时在
主要试剂:茜素红(分子结构见图1),别取样,考察电解液pH对废水的处理效不同的pH值条件下电解6min后的COD
工业级、橙黄或棕色粉末,易溶于水、乙醇.果的影响
降解率和脱色率基本上是相同的,这主要
溶于氮水,亦溶于苯、三氯甲烷;硫酸、如图2、图3所示,在电催化处理废水是因为电解过程中有酸性物质生成,同时
NaCl、氢氧化钠、硫酸钠、次氯酸钠等,均为时,COD的去除率随nH值的増大而降低。阴极析氢产生OH中和了部分酸,使得pH
在中性和酸性条件下,COD的去除率和脱值处于动态平衡状态。因此,在电解过程
色率要高于碱性条件下。降解有机污染物中,pl值无需调节。
主要是靠羟基自由基的催化氧化作用,在
综合考虑物耗和去除效果等因素,选
酸性条件下,羟基自由基产率高,因此有机择初始pH=2.0为处理茜素红最佳条件。
OH
物的降解率就越高。这主要是因为在阳极3.2槽电压对处理效果的影响
图1素红分子结构
主要发生两个竞争反应:氧化染料废水的
在电解的过程中,槽电压是一个很重
收稿日期:2009-03-02
1424-200科技业月型d200年第5期 Clectronic Publishing House. All rights reserved.htp:/ww. cnki. net
电催化氧化处理茜素红模拟染料废水试验硏究
应用技术
要的参数,由于导线和极板的电阻很小,所3.3电解质种类和浓度対处理效果的影响3.3.2电解质浓度对处理效果的影响
以可以取直流电源的输出电压为槽电压。3.3.1不同电解质对处理效果的影响
取最佳槽电压15V和最佳pH值为
在电解过程中随着电压的不同,电流也会
在最佳槽电压15V和最佳pH值为2.0,分别取5份茜素红模拟废水加入一定
随之改变,该实验考察在不同电压时消耗2.0的条件下,分别加入浓度为2.0g.的量氯化钠,使水样中的氯化钠浓度分别为
相同电能情况下染料废水的电解情况(见NaSO和NaC为电解质,研究不同种类的1.0、2,0、3.0、4.0、5.0g/L在此条件下进行电
表1)
电解质对处理效果的影响
解,考察电解质浓度的变化对处理效果的
如图4、图5影响。
表1不同电压消耗相同电能情况下的电解结果对比
所示,当采用
在实验过程中可以看到随着氯化钠量
电压平均电流时间Ux脱色率(OD去能量效率电流效率NaS0,作为支持的增加,电解槽中泡沫明量增多,同时度水
V)(A)(min)(J)(%)除率(ngJ)( (ly/Inol)电解质时,COD去颜色褪为浅黄色的时间也明显缩短。电解
1.93
714140099.9948.13%(0.004709286.0
除和脱色均较缓30min后取样检测。图6为电催化氧化模
10230304140099610%00059756720.7慢,用NaCI作支拟废水时投加不同量氯化钠时COD去除
153541341400997961.70%0.0060361091.5持电解质,CO1)的率、电流效率和氯化钠浓度之间的关系。
206.165.64140061.2262.35%0.0060991471.3去除速率和脱色
1600
率明显加快.1h=1400
E1200
80
调节溶液初始pH值为2.0左右,NaC后几乎完全脱色。由上可知电解质种类对100
70
浓度为10gL,槽电压10V,电解30min时蔥醌类染料度水脱色具有很大的影响力。婚80?
60谢
50签
消耗的电能为标准,在消耗电能相同时取月N作电解质比NSO.脱色效果好,60
40
400
30
样,测定模拟废水COD去除情况和脱色这是因为氯化物电化学氧化生成次氟酸230
电流效率208
率,并计算电流效率和电能